单电子传输雪崩光电二极管结构及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种单电子传输雪崩光电二极管结构，包括衬底,在衬底上依次生长有P型InAlGaAs接触层、P型InGaAs吸收层、非故意掺杂InGaAlAs渐变层、P型InAlAs场控层、非故意掺杂InAlAs倍增层、N型InAlAs场控层、N型InAlAs缓冲层和N型InGaAs接触层；本发明专利技术还公开了该单电子传输雪崩光电二极管结构的制作方法以及另一单电子传输雪崩光电二极管结构及其制作方法。本发明专利技术将InGaAs吸收层设计为P型掺杂，光生空穴为多子，其以驰豫过程参与载流子传输，发生载流子迁移的只有电子，通过高迁移率的电子极大的增加了器件的频率和饱和特性。

Structure and fabrication of avalanche photodiode with single electron transmission

【技术实现步骤摘要】
单电子传输雪崩光电二极管结构及制作方法
本专利技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种单电子传输雪崩光电二极管结构及制作方法。
技术介绍
雪崩光电二极管(APD)器件参数中带宽、增益与过载光功率是互为抑制的物理特性，随着传输速率的不断提高，在25Gb/sNRZ和56Gb/sPAM4应用中，APD带宽与过载光功率的矛盾更加突出；APD发展至今，都采用吸收、渐变、电荷、倍增分离的(SAGCM)结构，传统的SAGCM结构无法同时满足器件高速工作时带宽与过载光功率的要求。目前InGaAs/InP基APD结构中，载流子传输采用电子和空穴，空穴迁移率比电子迁移率低，容易在PN界面或者能带不连续处产生积累，产生空间电荷屏蔽效应，限制器件频率(速率)和饱和(过载光功率)特性。另外，传统台面型探测器器件侧壁采用等离子增强化学气相淀积(PECVD)生长二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)或者涂覆聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)进行钝化，过高的工艺温度或者较低的介质致密性会使等离子体轰击时破坏化合物半导体表面的悬挂键，造成表面态不稳定，增加漏电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单电子传输雪崩光电二极管结构，包括InP半绝缘衬底,其特征在于，在所述InP半绝缘衬底上依次生长有P型InAlGaAs接触层、P型In

【技术特征摘要】
1.一种单电子传输雪崩光电二极管结构，包括InP半绝缘衬底,其特征在于，在所述InP半绝缘衬底上依次生长有P型InAlGaAs接触层、P型In0.53Ga0.47As吸收层、非故意掺杂InGaAlAs渐变层、P型In0.52Al0.48As场控层、非故意掺杂In0.52Al0.48As倍增层、N型In0.52Al0.48As场控层、N型In0.52Al0.48As缓冲层和N型In0.53Ga0.47As接触层；所述N型In0.53Ga0.47As接触层连接有N型电极，所述P型InAlGaAs接触层连接有P型电极。


2.根据权利要求1所述的单电子传输雪崩光电二极管结构，其特征在于，所述光电二极管结构为四层台面的同心圆结构，第一层台面为N型In0.53Ga0.47As接触层的上表面，第二层台面位于N型In0.52Al0.48As缓冲层的上表面，第三层台面位于非故意掺杂In0.52Al0.48As倍增层的上表面，第四层台面位于P型InAlGaAs接触层的上表面，所述N型电极覆盖在N型In0.53Ga0.47As接触层的上表面，所述P型电极覆盖在第四层台面上，在第二层台面、第三层台面和第四层台面上设有钝化层。


3.根据权利要求1所述的单电子传输雪崩光电二极管结构，其特征在于，所述P型In0.53Ga0.47As吸收层为P型重掺杂，掺杂元素为碳，掺杂浓度为0.5×1018cm-3～5×1018cm-3或者为0.5×1018cm-3至5×1018cm-3渐变浓度掺杂，厚度为500～1500nm。


4.根据权利要求1所述的单电子传输雪崩光电二极管结构，其特征在于，所述非故意掺杂InGaAlAs渐变层的截止波长为1.1～1.5μm，掺杂浓度≤1×1016cm-3；所述P型In0.52Al0.48As场控层的掺杂元素为碳，掺杂浓度为5×1017cm-3～10×1017cm-3；所述非故意掺杂In0.52Al0.48As倍增层的掺杂浓度≤1×1016cm-3；所述N型In0.52Al0.48As场控层的掺杂元素为硅，掺杂浓度为1×1018cm-3～5×1018cm-3；所述N型In0.52Al0.48As缓冲层为非故意掺杂，掺杂浓度≤1×1016cm-3。


5.一种单电子传输雪崩光电二极管制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101、采用金属有机物化学气相淀积或分子束外延在InP半绝缘衬底上依次生长P型InAlGaAs接触层、P型In0.53Ga0.47As吸收层、非故意掺杂InGaAlAs渐变层、P型In0.52Al0.48As场控层、非故意掺杂In0.52Al0.48As倍增层、N型In0.52Al0.48As场控层、N型In0.52Al0.48As缓冲层和N型In0.53Ga0.47As接触层；
步骤S102、采用光刻剥离工艺利用电子束蒸发或磁控溅射在N型In0.53Ga0.47As接触层的上表面制作N型电极；
步骤S103、采用干法刻蚀或湿法刻蚀将N型In0.53Ga0.47As接触层上表面的外沿向下刻蚀至N型In0.52Al0.48As缓冲层的上表面，形成第二层台面；
步骤S104、采用干法刻蚀或湿法刻蚀将第二层台面的外沿向下刻蚀至非故意掺杂In0.52Al0.48As倍增层的上表面，形成第三层台面；
步骤S105、采用干法刻蚀或湿法刻蚀将第三层台面的外沿向下刻蚀至P型InAlGaAs接触层的上表面，形成第四层台面；
步骤S106、在第二层台面、第三层台面和第四层台面上采用原子层沉积淀积三氧化二铝介质进行钝化，形成钝化层；
步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓峰，张承，王立，唐艳，高新江，莫才平，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50